WO2021137628A1 - 이동형 측위 장치, 이동 플랫폼 상에서 구현되는 무선 네트워크에서의 위치 측정 방법 및 위치 측정 프로그램 - Google Patents

이동형 측위 장치, 이동 플랫폼 상에서 구현되는 무선 네트워크에서의 위치 측정 방법 및 위치 측정 프로그램 Download PDF

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axis
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이상철
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    • G01S5/00—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations
    • G01S5/02—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations using radio waves
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    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/87—Combinations of radar systems, e.g. primary radar and secondary radar
    • G01S13/878—Combination of several spaced transmitters or receivers of known location for determining the position of a transponder or a reflector

Definitions

  • the present invention relates to a mobile positioning device and a method for measuring a position in a wireless network implemented on a mobile platform.
  • Location estimation technology in a wireless network uses communication between nodes that are spatially separated from each other to indicate the location of each node in an absolute or relative coordinate system.
  • the rapidity of the location estimation technique means the execution time it takes for the location value of the node to be determined to be given as a result value.
  • the execution time varies depending on the type of service, but may be treated as more important, especially in a network that must be operated in real time. This is because the importance of data generated before location estimation by one node is ambiguous until the corresponding node completes location estimation.
  • the second is the accuracy of the location data. A location estimation technique with low accuracy of location data is less necessary.
  • the third is the weight of the location estimation on the entire wireless network. The weight of the location estimation for the entire system is how much the location estimation technology occupies the system resources of a node when a service is performed. This means that the location estimation technique becomes an issue regarding resource allocation of nodes in implementing the service.
  • a conventional technique for estimating the location of a wireless network includes a trilateration method.
  • the three-wire method is the most representative of the distance-based location estimation method, and it is convenient for location estimation because it only needs to solve as many linear equations as the number of reference nodes considered. That is, the three-wire method has a high calculation speed and lowers the weight of the wireless network.
  • the distance information from reference nodes is one-dimensional
  • the area for estimating the location is two-dimensional or three-dimensional
  • the distance measurement error is not real. There is a limit that is reflected as an error in the location estimation.
  • the newly developed wireless positioning method (Republic of Korea Patent Publication No. 10-2012-0049528) also has a limitation in being implemented only in a specific area because the location of the node can be estimated only in the case of a fixed space.
  • the present invention is devised to solve the limitations of a wireless positioning method in a fixed space implemented only in a specific area, and proposes a location measurement method in a wireless network implemented on a mobile platform and a mobile positioning device for executing the method .
  • the movable positioning device includes a first axial column, a second axial column, and a third axial column, and the first axial column, the second axial column, and the third axial column are three-dimensional.
  • each axial pillar is at a 90 degree angle to each other, and when a position where the first axial pillar, the second axial pillar and the third axial pillar are in contact with each other is an origin, the origin is arranged at the origin positioning terminal; a first axis positioning terminal disposed at a preset distance d from the origin on the first axis pillar; a second axis positioning terminal disposed at a preset distance d from the origin on the second axis pillar; a third axis positioning terminal disposed at a preset distance d from the origin on the third axis pillar; and a first distance between a target node and a node of the first axis positioning terminal, a second distance between
  • the control board of the mobile positioning device may be characterized in that the position (x T , y T , z T ) of the target node is measured using Equation 1 below.
  • the first distance between the target node and the node of the first axis positioning terminal is R A
  • the second distance between the target node and the node of the second axis positioning terminal is R B
  • the second distance between the target node and the node of the third axis positioning terminal The distance 3 means R C , the origin distance (RT ) between the target node and the node of the origin positioning terminal, and the preset distance d.
  • the control board of the mobile positioning device measures the position (x T , y T , z T ) of the target node by using Equation 2 below.
  • V 1 is a triangle having the origin, the node of the second-axis positioning terminal, and the node of the third-axis positioning terminal as a vertex as a base, and the volume of a tetrahedron with a height of x T,
  • V 2 is the base of a triangle having the origin, the node of the first-axis positioning terminal, and the node of the third-axis positioning terminal as a vertex, and the volume of a tetrahedron having a height of y T,
  • V 3 denotes the volume of a tetrahedron having the origin, the node of the first axis positioning terminal, and the triangle having the vertex as the vertex of the tetrahedron having a height of z T)
  • a movable positioning device includes a first axial column, a second axial column, and a third axial column, wherein the first axial column, the second axial column, and the third axial column are three-dimensional As an axis constituting the , each axial pillar is at a 90 degree angle to each other, and when a position where the first axial pillar, the second axial pillar and the third axial pillar are in contact with each other is an origin, the origin is arranged at the origin positioning terminal; a first axis positioning terminal disposed at a preset distance d from the origin on the first axis pillar; a second axis positioning terminal disposed at a preset distance d from the origin on the second axis pillar; a third axis positioning terminal disposed at a predetermined distance d from the origin on the third axis pillar; and a control board for measuring a position of a target node using a volume of a first triangular pyramid, a
  • the control board of the mobile positioning device may measure the positions of the target nodes (xt, yt, zt) using Equation 2 above.
  • the method for measuring a position uses a movable positioning device including a first axis column, a second axis column, a third axis column, and a control board, and the first axis column and the second axis column and measuring, by the origin positioning terminal disposed at the origin, an origin distance between a node of the origin positioning terminal and a target node, when a position where the third axis pillar is in contact is an origin; measuring, by a first axis positioning terminal disposed at a preset distance d from the origin on the first axis pillar, a first distance between a node of the first axis positioning terminal and a target node; measuring, by a second axis positioning terminal disposed at a preset distance d from the origin on the second axis pillar, a second distance between a node of the second axis positioning terminal and a target node; measuring, by a third axis positioning terminal disposed at a preset distance
  • the step of measuring the origin distance, the step of measuring the first distance, the step of measuring the second distance, and the step of measuring the third distance are performed simultaneously. can do.
  • the computer program uses a movable positioning device including a first axis pillar, a second axis pillar, a third axis pillar, and a control board, and the first axis pillar and the second axis pillar and an operation in which the control board measures the position of the target node by using the volume of the first triangular pyramid, the volume of the second triangular pyramid, and the volume of the third triangular pyramid, when the third axis pillar is in contact with the position as the origin,
  • the first triangular pyramid is a second distance (RB) between a target node and a node of the second-axis positioning terminal, a third distance (RC) between a target node and a node of the third-axis positioning terminal, and a target node and the origin positioning terminal is composed of the hypotenuse of the origin distance (RT) between the nodes of the second triangular pyramid, the first distance (RA) between the target node and the node of the first axis
  • the conventional method for estimating a location in a wireless network is limited to a fixed space
  • the method for measuring a location in a wireless network implemented on a mobile positioning device and a mobile platform according to an embodiment of the present invention can also be applied to a mobile space. .
  • a mobile positioning device and a method for measuring a location in a wireless network implemented on a mobile platform simplifies the location calculation by proposing a new location calculation formula, thereby reducing the load for location calculation and performing real-time calculations.
  • the method for measuring position can be implemented on a mobile platform, there is a possibility that it can be applied to various practical applications such as a tracking robot and a three-dimensional large configuration.
  • the position measurement method may also measure the position of a moving three-dimensional object such as a drone in real time.
  • the position calculation formula used in the position measurement method according to an embodiment of the present invention is linear, there is an advantage suitable for implementing an algorithm such as a linear Kalman filter for improving position accuracy.
  • the location measurement program according to an embodiment of the present invention can be implemented with a low-cost embedded board, thereby reducing manufacturing cost.
  • FIG. 1 shows a mobile positioning device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a flowchart of a method for measuring a location in a wireless network implemented on a mobile platform according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 illustrates a method of calculating a location of a target node using a distance according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a flowchart of a method for measuring a location in a wireless network implemented on a mobile platform according to another embodiment of the present invention.
  • 5 to 7 show a method of calculating a location of a target node using volume information according to another embodiment of the present invention.
  • first, second, A, and B may be used to describe various elements, but the elements should not be limited by the terms. The above terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.
  • a first component may be referred to as a second component, and similarly, the second component may also be referred to as a first component. and/or includes a combination of a plurality of related description items or any of a plurality of related description items.
  • FIG. 1 shows a mobile positioning device according to an embodiment of the present invention.
  • a mobile positioning device includes a first axis pillar 10 , a second axis pillar 20 and a third axis pillar 30 , and a first axis positioning terminal 110 .
  • the second axis positioning terminal 120 the third axis positioning terminal 130 , the origin positioning terminal 140 , the control board 150 , and a driving unit may be included.
  • the first axis pillar 10 , the second axis pillar 20 , and the third axis pillar 30 are axes constituting a three-dimensional dimension, and each of the axis pillars is at a 90 degree angle to each other, and each of the X-axis , Y-axis, and Z-axis.
  • the origin positioning terminal 140 may be disposed at the origin.
  • the first axis positioning terminal 110 may be disposed on the first axis pillar 10 at a preset distance d from the origin, and the second axis positioning terminal 120 . may be disposed on the second axis pillar 20 at a predetermined distance d from the origin, and the third axis positioning terminal 130 is a predetermined distance from the origin on the third axis pillar 30 . (d) may be placed.
  • the control board 150 includes a first distance between a target node and a node of the first axis positioning terminal 110 , and a second distance between a target node and a node of the second axis positioning terminal 120 .
  • the distance, the third distance between the target node and the node of the third axis positioning terminal 130, and the origin distance between the target node and the node of the origin positioning terminal 140 can be used to calculate and measure the location of the target node.
  • the control board 150 may be implemented as an embedded board.
  • the driving unit is capable of moving the mobile positioning device, and may be implemented with a motor and a wheel, and the mobile positioning device may be a mobile robot, etc., but is not limited thereto. It can be implemented as a form of application.
  • the target node may be a location of a mobile object such as a drone, but is not limited thereto, and various targets may be included.
  • FIG. 2 is a flowchart of a method for measuring a location in a wireless network implemented on a mobile platform according to an embodiment of the present invention.
  • the location measurement method includes the steps of measuring the distance between the target node and each positioning terminal 110 , 120 , 130 , 140 ( S100 ) and the measured first distance, the first The method may include calculating and measuring the location of the target node using the second distance, the third distance, and the origin distance (S200).
  • the origin positioning terminal disposed at the origin is the node of the origin positioning terminal and the target node measuring the distance between the origins (S110); measuring, by the first axis positioning terminal, a first distance between a node of the first axis positioning terminal and a target node (S120); measuring, by the second axis positioning terminal, a second distance between the node of the second axis positioning terminal and the target node (S130); and the third axis positioning terminal measuring a third distance between the node of the third axis positioning terminal and the target node (S140).
  • the steps ( S110 , S120 , S130 , and S140 ) of measuring the respective distances may be performed simultaneously.
  • FIG. 3 illustrates a method of calculating a location of a target node using a distance according to an embodiment of the present invention.
  • a method of calculating a location of a target node using measured distance information will be described with reference to FIG. 3 .
  • the first axis positioning terminal 110 is arranged in the A node
  • the second axis positioning terminal 120 is arranged in the B node
  • the third axis positioning terminal 130 is arranged in the C node
  • the origin positioning terminal 140 is placed at the origin O node.
  • the first, second, and third axis positioning terminals 111, 121, and 131 may be disposed apart from the origin O-node by a preset distance d. However, here d may be different for each mobile positioning device.
  • the present invention utilizes the measured distance information (R A, R B, R C, R T) to calculate the target node position information (x T, y T, z T) of the T.
  • the first distance between the target node and the node (A) of the first axis positioning terminal R A the second distance between the target node and the node (B) of the second axis positioning terminal R B , the target node and the third axis
  • the third distance between the nodes C of the positioning terminal is R C
  • the origin distance between the target node and the node O of the origin positioning terminal is R T .
  • Equation 4 an equation of a sphere satisfying Equation 4 below may be derived.
  • R T which is the distance from the origin node O to the target node T, satisfies the equation of a sphere satisfying Equation 5 below.
  • Equation 4 When Equations 4 and 5 are combined and solved, a calculation formula for calculating the location information of the target node T can be derived as shown in the following Equation.
  • the positioning terminals 111, 121, 131, and 141 disposed in each reference node transmit radio waves to the target node by wireless communication and measure the radio waves reflected and received by the target node, and the time between the radio wave transmission time and the radio wave reception time.
  • the distances RA, RB, RC, and RT may be measured using the interval.
  • the wireless communication method used by the positioning terminals 111 , 121 , 131 and 141 complies with the IEEE802.15.4a standard to which a Symmetry double side-Two way ranging (SDS-TWR) algorithm is applied.
  • SDS-TWR Symmetry double side-Two way ranging
  • Commercially available chipsets are available from nanotron and decawave, and can measure distance information with accuracy of 1m and 10cm, respectively.
  • FIG. 4 is a flowchart of a method for measuring a location in a wireless network implemented on a mobile platform according to another embodiment of the present invention.
  • a linear position calculation formula may be derived using a plurality of triangular pyramid volumes having each of the reference nodes A, B, C, and O and the target node T as vertices.
  • linear position calculation formula derived according to another embodiment of the present invention is applied to a linear Kalman filter algorithm, etc., it is possible to not only improve the position accuracy but also to expand the network.
  • the method of measuring a position may calculate the position of the target node by using the volume of the first triangular pyramid, the volume of the second triangular pyramid, and the volume of the third triangular pyramid ( S1200 ).
  • the position measuring method may measure the volume of the first triangular pyramid, the volume of the second triangular pyramid, and the volume of the third triangular pyramid before calculating the position of the target node using the volumes of the plurality of triangular pyramids ( S1000), which is not necessarily included.
  • 5 to 7 show a method of calculating a location of a target node using volume information according to another embodiment of the present invention.
  • a tetrahedron with a triangular OBC having nodes B 121 , C 131 , and O 141 as vertices as a base and R T, RB and R C as hypotenuses is to be constructed.
  • V 1 the height of the tetrahedron (V 1) is a T x.
  • the volume of the tetrahedron having the triangle OBC as the base may be defined as in Equation 7 below.
  • a tetrahedron having a triangular OAC having nodes A 111 , C 131 , and O 141 as vertices as a base and R T , R A , R C as hypotenuses is obtained. configurable. When setting the volume of said tetrahedron by V 2, the height of the tetrahedron (V 2) is the y T.
  • the volume of a tetrahedron having the triangle OAC as its base may be defined as in Equation 8 below.
  • the height of the tetrahedron (V 3) is a z T.
  • the volume of the tetrahedron having the triangle OAB as the base may be defined as in Equation 9 below.
  • Equation 7 the location information (x T , y T , z T ) of the target node T is to be calculated as the defined volume as in Equation 10 below.
  • 100 a mobile positioning device.

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  • General Physics & Mathematics (AREA)
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Abstract

본 발명은 이동형 측위장치 및 이동 플랫폼 상에서 구현되는 무선 네트워크에서의 위치 측정 방법에 관한 것으로, 이동형 측위장치는 제1축 기둥(10), 제2축 기둥(20) 및 제3축 기둥(30), 제1축 측위 단말(110), 제2축 측위 단말(120), 제3축 측위 단말(130), 원점 측위 단말(140), 컨트롤 보드(150), 구동부를 포함할 수 있다.

Description

이동형 측위 장치, 이동 플랫폼 상에서 구현되는 무선 네트워크에서의 위치 측정 방법 및 위치 측정 프로그램
본 발명은 이동형 측위장치 및 이동 플랫폼 상에서 구현되는 무선 네트워크에서의 위치 측정 방법에 관한 것이다.
무선 네트워크에서의 위치 추정 기술은 공간적으로 서로 떨어져 있는 노드들끼리의 통신을 이용하여 각 노드의 위치를 절대적 또는 상대적인 좌표계로 나타내는 것으로서, 언제 어디서나 개인이 필요한 정보를 얻기 위해 무선 네트워크에 접속할 수 있는 환경을 만들기 위해 무엇보다 선행되어야 하는 기술이다.
상기한 위치 추정 기술이 고려하여야 할 요소 중 첫째는 신속성이다. 위치 추정 기술의 신속성은 위치가 결정되어야 할 노드의 위치값이 결과값으로 주어지는 데 걸리는 수행시간을 뜻한다. 여기서, 수행시간은 서비스 종류에 따라 다르지만 특히 실시간으로 운영되어야 하는 네트워크에서 보다 중요하게 취급될 수 있다. 이는 하나의 노드에 의해 위치 추정이 수행되기 전에 생성된 데이터가 해당 노드가 위치 추정 수행을 마치기 전까지 그 중요도가 모호하기 때문이다. 둘째는 위치 데이터의 정확도이다. 위치 데이터의 정확도가 떨어지는 위치 추정 기술은 그 필요성이 떨어진다. 셋째는 위치 추정의 전체 무선 네트워크에 미치는 가중도이다. 위치 추정의 전체 시스템에 대한 가중도라는 것은, 하나의 노드에서 서비스를 수행함에 있어서 위치 추정 기술이 그 노드의 시스템 자원을 얼마나 차지하는 가이다. 이는 서비스를 구현함에 있어서 위치 추정 기술이 노드의 자원 할당에 관한 이슈가 된다는 것을 의미한다.
종래의 무선 네트워크의 위치 추정 기술에는 삼선법(trilateration)이 있다. 삼선법은 거리 기반의 위치 추정 방식에서 가장 대표적이며, 고려하는 참조 노드 수만큼의 선형 방정식을 풀면 되므로 위치 추정에 있어 간편하다. 즉, 삼선법은 계산 속도가 빠르고 무선 네트워크의 가중도가 낮아지게 되나, 참조 노드들로부터의 거리정보가 1차원인데 반해 위치 추정을 하는 영역은 2차원 혹은 3차원이므로 거리측정에 대한 오차가 실제 위치 추정의 오차로 반영되는 한계가 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위해 무선 네트워크에서 적은 계산량으로도 정확한 3차원 위치를 추정할 수 있는 기술(대한민국 공개특허 제 10-2012-0049528호)이 개발되었는데, 이 기술은 4개의 고정노드로 구성되는 삼차원 측위방법이다.
그러나 상기 새로 개발된 무선 측위 방법(대한민국 공개특허 제 10-2012-0049528호)도 고정형 공간의 경우에 한해 노드의 위치를 추정할 수 있기 때문에 특정 지역에서만 구현되는 한계가 있다.
본 발명은 특정 지역에서만 구현되는 고정형 공간에서의 무선 측위 방법의 한계를 해결하기 위해 안출된 것으로서, 이동 플랫폼 상에서 구현되는 무선 네트워크에서의 위치 측정 방법 및 그 방법을 실행하기 위한 이동형 측위 장치를 제안한다.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이동형 측위장치는 제1축 기둥, 제2축 기둥 및 제3축 기둥을 포함하며, 상기 제1축 기둥, 상기 제2축 기둥 및 상기 제3축 기둥은 3차원을 구성하는 축으로, 각각의 축 기둥은 서로 90도를 이루는 것이며, 상기 제1축 기둥, 상기 제2축 기둥 및 상기 제3축 기둥이 접하는 위치를 원점으로 할 때, 상기 원점에 배치된 원점 측위 단말; 상기 제1축 기둥 상에 상기 원점으로부터 기 설정된 거리(d)에 배치된 제1축 측위 단말; 상기 제2축 기둥 상에 상기 원점으로부터 기 설정된 거리(d)에 배치된 제2축 측위 단말; 상기 제3축 기둥 상에 상기 원점으로부터 기 설정된 거리(d)에 배치된 제3축 측위 단말; 및 타겟 노드와 상기 제1축 측위 단말의 노드간의 제1 거리, 타겟 노드와 상기 제2축 측위 단말의 노드간의 제2 거리, 타겟 노드와 상기 제3축 측위 단말의 노드간의 제3 거리 및 타겟 노드와 상기 원점 측위 단말의 노드 간의 원점 거리를 이용하여 상기 타겟 노드의 위치를 측정하는 컨트롤 보드를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이동형 측위장치의 컨트롤 보드는, 하기 수학식 1을 이용하여 상기 타겟 노드의 위치(xT, yT, zT)를 측정하는 것을 특징으로 할 수 있다.
Figure PCTKR2020019427-appb-M000001
여기서 타겟 노드와 상기 제1축 측위 단말의 노드간의 제1 거리는 RA, 타겟 노드와 상기 제2축 측위 단말의 노드간의 제2 거리는 RB, 타겟 노드와 상기 제3축 측위 단말의 노드간의 제3 거리는 RC, 타겟 노드와 상기 원점 측위 단말의 노드 간의 원점 거리(RT), 상기 기 설정된 거리는 d를 의미한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이동형 측위장치의 컨트롤 보드는 하기 수학식 2를 이용하여 상기 타겟 노드의 위치(xT, yT, zT)를 측정하는 것을 특징으로 하는 이동형 측위장치.
Figure PCTKR2020019427-appb-M000002
(여기서, V1은 상기 원점, 상기 제2축 측위 단말의 노드 및 상기 제3축 측위 단말의 노드를 꼭지점으로 하는 삼각형을 밑면으로 하고, 높이가 xT인 사면체의 부피를,
V2는 상기 원점, 상기 제1축 측위 단말의 노드 및 상기 제3축 측위 단말의 노드를 꼭지점으로 하는 삼각형을 밑면으로 하고, 높이가 yT인 사면체의 부피를,
V3는 원점, 상기 제1축 측위 단말의 노드 및 상기 제2축 측위 단말의 노드를 꼭지점으로 하는 삼각형을 밑면으로 하고, 높이가 zT인 사면체의 부피를 의미함)
본 발명의 다른 실시예에 따른 이동형 측위장치는 제1축 기둥, 제2축 기둥 및 제3축 기둥을 포함하며, 상기 제1축 기둥, 상기 제2축 기둥 및 상기 제3축 기둥은 3차원을 구성하는 축으로, 각각의 축 기둥은 서로 90도를 이루는 것이며, 상기 제1축 기둥, 상기 제2축 기둥 및 상기 제3축 기둥이 접하는 위치를 원점으로 할 때, 상기 원점에 배치된 원점 측위 단말; 상기 제1축 기둥 상에 상기 원점으로부터 기 설정된 거리(d)에 배치된 제1축 측위 단말; 상기 제2축 기둥 상에 상기 원점으로부터 기 설정된 거리(d)에 배치된 제2축 측위 단말; 상기 제3축 기둥 상에 상기 원점으로부터 기 설정된 거리(d)에 배치된 제3축 측위 단말; 및 제1 삼각뿔의 부피, 제2 삼각뿔의 부피 및 제3 삼각뿔의 부피를 이용하여 타겟 노드의 위치를 측정하는 컨트롤 보드를 포함하되, 상기 제1 삼각뿔은 타겟 노드와 상기 제2축 측위 단말의 노드간의 제2 거리(RB), 타겟 노드와 상기 제3축 측위 단말의 노드간의 제3 거리(RC), 타겟 노드와 상기 원점 측위 단말의 노드 간의 원점 거리(RT)를 빗변으로 구성되고, 상기 제2 삼각뿔은 타겟 노드와 상기 제1축 측위 단말의 노드간의 제1 거리(RA), 타겟 노드와 상기 제3축 측위 단말의 노드간의 제3 거리(RC), 타겟 노드와 상기 원점 측위 단말의 노드 간의 원점 거리(RT)를 빗변으로 구성되고,상기 제3 삼각뿔은 타겟 노드와 상기 제1축 측위 단말의 노드간의 제1 거리(RA), 타겟 노드와 상기 제2축 측위 단말의 노드간의 제2 거리(RB), 타겟 노드와 상기 원점 측위 단말의 노드 간의 원점 거리(RT)를 빗변으로 구성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 이동형 측위장치의 컨트롤 보드는 상기 수학식 2를 이용하여 타겟노드(xt, yt, zt)의 위치를 측정할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 위치 측정 방법은 제1축 기둥, 제2축 기둥, 제3축 기둥 및 컨트롤 보드를 포함하는 이동형 측위장치를 이용하며, 상기 제1축 기둥, 상기 제2축 기둥 및 상기 제3축 기둥이 접하는 위치를 원점으로 할 때, 상기 원점에 배치된 원점 측위 단말이 상기 원점 측위 단말의 노드와 타겟 노드간의 원점 거리를 측정하는 단계; 상기 제1축 기둥 상에 상기 원점으로부터 기 설정된 거리(d)에 배치된 제1축 측위 단말이 상기 제1축 측위 단말의 노드와 타겟 노드간의 제1거리를 측정하는 단계; 상기 제2축 기둥 상에 상기 원점으로부터 기 설정된 거리(d)에 배치된 제2축 측위 단말이 상기 제2축 측위 단말의 노드와 타겟 노드간의 제2 거리를 측정하는 단계; 상기 제3축 기둥 상에 상기 원점으로부터 기 설정된 거리(d)에 배치된 제3축 측위 단말이 상기 제3축 측위 단말의 노드와 타겟 노드간의 제3 거리를 측정하는 단계; 및 컨트롤 보드가 상기 제1 거리, 상기 제2 거리, 상기 제3 거리 및 상기 원점 거리를 이용하여 상기 타겟 노드의 위치를 측정하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 위치 측정 방법은 상기 원점 거리를 측정하는 단계, 제1 거리를 측정하는 단계, 제2 거리를 측정하는 단계, 제3 거리를 측정하는 단계는 동시에 수행되는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 컴퓨터 프로그램은, 제1축 기둥, 제2축 기둥, 제3축 기둥 및 컨트롤 보드를 포함하는 이동형 측위장치를 이용하며, 상기 제1축 기둥, 상기 제2축 기둥 및 상기 제3축 기둥이 접하는 위치를 원점으로 할 때, 컨트롤 보드가 제1 삼각뿔의 부피, 제2 삼각뿔의 부피 및 제3 삼각뿔의 부피를 이용하여 타겟 노드의 위치를 측정하는 오퍼레이션을 포함하되, 상기 제1 삼각뿔은 타겟 노드와 상기 제2축 측위 단말의 노드간의 제2 거리(RB), 타겟 노드와 상기 제3축 측위 단말의 노드간의 제3 거리(RC), 타겟 노드와 상기 원점 측위 단말의 노드 간의 원점 거리(RT)를 빗변으로 구성되고, 상기 제2 삼각뿔은 타겟 노드와 상기 제1축 측위 단말의 노드간의 제1 거리(RA), 타겟 노드와 상기 제3축 측위 단말의 노드간의 제3 거리(RC), 타겟 노드와 상기 원점 측위 단말의 노드 간의 원점 거리(RT)를 빗변으로 구성되고, 상기 제3 삼각뿔은 타겟 노드와 상기 제1축 측위 단말의 노드간의 제1 거리(RA), 타겟 노드와 상기 제2축 측위 단말의 노드간의 제2 거리(RB), 타겟 노드와 상기 원점 측위 단말의 노드 간의 원점 거리(RT)를 빗변으로 구성되는 것을 특징으로 하는 이동 플랫폼 상에서 동작할 수 있다.
종래의 무선 네트워크에서의 위치 추정 방법은 고정형 공간에 한정되지만, 본 발명의 일 실시예에 따른 이동형 측위장치 및 이동 플랫폼 상에서 구현되는 무선 네트워크에서의 위치 측정 방법은 이동형 공간의 경우에서도 적용할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이동형 측위장치 및 이동 플랫폼 상에서 구현되는 무선 네트워크에서의 위치 측정 방법은 새로운 측위 계산식을 제안함으로써 측위 계산이 간단해져, 위치 산출을 위한 부하를 줄일 수 있으며 실시간 계산을 할 수 있다.
또한 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 측정 방법 중 부피를 이용한 선형 위치 계산식을 이용하면, 네트워크 확장도 가능할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 위치 측정 방법은 이동형 플랫폼에서 실시 가능하므로, 추종 로봇과 삼차원 대형구성 등의 실제 다양한 응용분야에 적용될 수 있는 가능성이 있다.
본 발명 일 실시예에 위치 측정 방법은 드론과 같은 이동하는 삼차원 대상물의 위치도 실시간으로 측정할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 위치 측정 방법에서 사용하는 위치 계산식은 선형이므로, 위치 정밀도 향상을 위한 선형 칼만필터 등의 알고리즘을 구현하기에 적합한 장점이 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 위치 측정 프로그램은 저가의 임베디드 보드로 구현 가능하여 제작 비용을 절감시킬 수 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동형 측위장치를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 플랫폼 상에서 구현되는 무선 네트워크에서의 위치 측정 방법의 순서도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 거리를 이용하여 타겟 노드의 위치를 산출하는 방법을 나타낸다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이동 플랫폼 상에서 구현되는 무선 네트워크에서의 위치 측정 방법의 순서도이다.
도 5 내지 도 7은 본 발명의 다른 실시에에 따라 부피 정보를 이용하여 타겟 노드의 위치를 산출하는 방법을 나타낸다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면을 참조하여 상세하게 설명하도록 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급될 때에는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, "제 1"및 "제 2"라는 용어는 본 명세서에서 구별 목적으로만 사용되며, 어떠한 방식으로도 서열 또는 우선 순위를 나타내거나 예상하는 것을 의미하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
명세서 및 청구범위 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 포함한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동형 측위장치를 나타낸다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이동형 측위장치는 제1축 기둥(10), 제2축 기둥(20) 및 제3축 기둥(30), 제1축 측위 단말(110), 제2축 측위 단말(120), 제3축 측위 단말(130), 원점 측위 단말(140), 컨트롤 보드(150), 구동부를 포함할 수 있다.
상기 제1축 기둥(10), 상기 제2축 기둥(20) 및 상기 제3축 기둥(30)은 3차원을 구성하는 축으로, 각각의 축 기둥은 서로 90도를 이루는 것으로, 각각 X축, Y축, Z축에 해당될 수 있다.
상기 제1축 기둥(10), 상기 제2축 기둥(20) 및 상기 제3축 기둥(30)이 접하는 위치를 원점으로 할 때, 원점 측위 단말(140)은 상기 원점에 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 제1축 측위 단말(110)은 상기 제1축 기둥(10) 상에 상기 원점으로부터 기 설정된 거리(d)에 배치될 수 있고, 제2축 측위 단말(120)은 제2축 기둥(20) 상에 상기 원점으로부터 기 설정된 거리(d)에 배치될 수 있고, 제3축 측위 단말(130)은 상기 제3축 기둥(30) 상에 상기 원점으로부터 기 설정된 거리(d)에 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 컨트롤 보드(150)는 타겟 노드와 상기 제1축 측위 단말(110)의 노드간의 제1 거리, 타겟 노드와 상기 제2축 측위 단말(120)의 노드간의 제2 거리, 타겟 노드와 상기 제3축 측위 단말(130)의 노드간의 제3 거리 및 타겟 노드와 상기 원점 측위 단말(140)의 노드 간의 원점 거리를 이용하여 상기 타겟 노드의 위치를 계산하여 측정할 수 있다. 한편, 컨트롤 보드(150)는 임베디드 보드로 구현될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 구동부는 이동형 측위장치를 이동시킬 수 있는 것으로, 모터 및 휠 등으로 구현될 수 있고, 이동형 측위장치는 이동형 로봇 등이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 다양한 형태의 어플리케이션으로 구현될 수 있다.
그리고 타겟 노드는 드론과 같은 이동형 대상물의 위치가 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니고 다양한 타겟이 포함될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 플랫폼 상에서 구현되는 무선 네트워크에서의 위치 측정 방법의 순서도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 측정 방법은 타겟 노드와 각 측위 단말(110, 120, 130, 140) 간의 거리를 측정하는 단계(S100) 및 측정된 제1 거리, 제2 거리, 제3 거리 및 원점 거리를 이용하여 타겟 노드의 위치를 계산하여 측정하는 단계(S200)를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 타겟 노드와 각 측위 단말(110, 120, 130, 140) 간의 거리를 측정하는 단계(S100)는 원점에 배치된 원점 측위 단말이 상기 원점 측위 단말의 노드와 타겟 노드간의 원점 거리를 측정하는 단계(S110); 상기 제1축 측위 단말이 상기 제1축 측위 단말의 노드와 타겟 노드간의 제1거리를 측정하는 단계(S120); 제2축 측위 단말이 상기 제2축 측위 단말의 노드와 타겟 노드간의 제2 거리를 측정하는 단계(S130); 및 제3축 측위 단말이 상기 제3축 측위 단말의 노드와 타겟 노드간의 제3 거리를 측정하는 단계(S140)를 포함할 수 있다. 상기 각각의 거리를 측정하는 단계들(S110, S120, S130, S140)은 동시에 수행되는 것을 특징으로 할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 거리를 이용하여 타겟 노드의 위치를 산출하는 방법을 나타낸다.
도 3을 참조하여, 측정된 거리 정보를 이용하여 타겟 노드의 위치를 산출하는 방법을 설명한다.
제1축 측위 단말(110)은 A노드에 배치되고, 제2축 측위 단말(120)은 B노드에 배치되고, 제3축 측위 단말(130)은 C노드에 배치되고, 원점 측위 단말(140)은 원점 O노드에 배치된다. 상기 제1, 제2, 제3 축 측위 단말(111,121,131)들은 원점 O노드로부터 기 설정된 거리 d만큼 떨어져 배치될 수 있다. 다만, 여기서 d는 이동형 측위 장치마다 달라질 수도 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 타겟 노드 T의 위치 정보(xT, yT, zT)를 산출하기 위하여, 측정된 거리 정보(RA, RB, RC, RT)를 이용한다.
여기서 타겟 노드와 상기 제1축 측위 단말의 노드(A) 간의 제1 거리는 RA, 타겟 노드와 상기 제2축 측위 단말의 노드(B) 간의 제2 거리는 RB, 타겟 노드와 상기 제3축 측위 단말의 노드(C) 간의 제3 거리는 RC, 타겟 노드와 상기 원점 측위 단말의 노드(O) 간의 원점 거리는 RT라 한다.
이하, 타겟 노드 T의 위치 정보(xT, yT, zT)를 산출하는 방법을 설명한다.
도 3을 참조하여 아래 수학식 4를 만족하는 구의 방정식을 도출할 수 있다.
Figure PCTKR2020019427-appb-M000003
그리고, 원점 노드 O부터 타겟 노드 T까지의 거리인 RT는 아래 수학식 5를 만족하는 구의 방정식을 만족한다.
Figure PCTKR2020019427-appb-M000004
상기 수학식 4 및 수학식 5를 연립하여 풀면, 아래 수학식과 같이 타겟노드 T의 위치 정보를 산출하는 계산식을 도출할 수 있다.
Figure PCTKR2020019427-appb-M000005
상술한 바와 같이 유도한 위치 계산식(수학식 6)을 이용하려면, 기준 노드들(A, B, C, O)로부터 타겟 노드(T)까지의 거리값들(RA, RB, RC, RT)이 측정되어야 한다. 상기 거리(RA, RB, RC, RT)는 종래의 위치 측정 방법에서 사용되는 기술이 적용될 수 있다.
예컨대, 각 기준 노드에 배치된 측위 단말(111, 121, 131, 141)에서 타겟 노드에 무선통신으로 전파를 전송하여 타겟 노드에서 반사되어 수신하는 전파를 측정하여 전파 송신 시점과 전파 수신 시점의 시간 간격을 이용하여 상기 거리(RA, RB, RC, RT)를 측정할 수 있다.
한편, 측위 단말(111, 121, 131, 141)에서 사용하는 무선통신방식은 SDS-TWR (Symmetry double side-Two way ranging) 알고리즘이 적용된 IEEE802.15.4a 표준을 따른다. 상용화된 칩셋은 나노트론 (nanotron)와 데카웨이브 (decawave)에서 구할 수 있으며, 각각 1m와 10cm 정확도의 거리정보를 측정할 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이동 플랫폼 상에서 구현되는 무선 네트워크에서의 위치 측정 방법의 순서도이다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 각 기준 노드들(A, B, C, O)과 타겟 노드(T)를 꼭지점으로 하는 복수의 삼각뿔 부피를 이용하여 선형 위치계산식을 도출할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따라 도출된 선형 위치 계산식을 선형 칼만필터 알고리즘 등에 적용하면 위치정밀도를 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 네트워크 확장도 가능할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 위치 측정 방법은 제1 삼각뿔의 부피, 제2 삼각뿔의 부피 및 제3 삼각뿔의 부피를 이용하여 타겟 노드의 위치를 산출(S1200)할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 위치 측정 방법은 복수의 삼각뿔 부피를 이용해 타겟 노드의 위치를 산출하기 이전에 제1 삼각뿔의 부피, 제2 삼각뿔의 부피 및 제3 삼각뿔의 부피를 측정할 수도 있으나(S1000), 반드시 포함되는 것은 아니다.
도 5 내지 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따라 부피 정보를 이용하여 타겟 노드의 위치를 산출하는 방법을 나타낸다.
도 5를 참조하면, 노드 B(121), 노드 C(131), 노드 O(141)를 꼭지점으로 하는 삼각형 OBC를 밑면으로 하고, RT, RB, RC 를 빗변으로 하는 정사면체를 구성할 수 있다. 상기 정사면체의 부피를 V1으로 정할 때, 상기 정사면체(V1)의 높이는 xT 가 된다.
삼각형 OBC를 밑면으로 하는 정사면체의 부피는 아래 수학식 7과 같이 정의될 수 있다.
Figure PCTKR2020019427-appb-M000006
마찬가지로, 도 6을 참조하면, 노드 A(111), 노드 C(131), 노드 O(141)를 꼭지점으로 하는 삼각형 OAC를 밑면으로 하고, RT, RA, RC 를 빗변으로 하는 정사면체를 구성할 수 있다. 상기 정사면체의 부피를 V2으로 정할 때, 상기 정사면체(V2)의 높이는 yT 가 된다.
삼각형 OAC를 밑면으로 하는 정사면체의 부피는 아래 수학식 8과 같이 정의될 수 있다.
Figure PCTKR2020019427-appb-M000007
또한, 도 7을 참조하면, 노드 A(111), 노드 B(121), 노드 O(141)를 꼭지점으로 하는 삼각형 OAB를 밑면으로 하고, RT, RA, RB 를 빗변으로 하는 정사면체를 구성할 수 있다. 상기 정사면체의 부피를 V3으로 정할 때, 상기 정사면체(V3)의 높이는 zT 가 된다.
삼각형 OAB를 밑면으로 하는 정사면체의 부피는 아래 수학식 9과 같이 정의될 수 있다.
Figure PCTKR2020019427-appb-M000008
따라서, 상기 수학식 7, 수학식 8, 수학식 9를 이용하여, 타겟 노드(T)의 위치 정보(xT, yT, zT)는 아래 수학식 10과 같이 상기 정의된 부피로 산출될 수 있다.
Figure PCTKR2020019427-appb-M000009
최종적으로 타겟 노드의 위치(T)를 벡터를 이용한 선형 계산식으로 도출하면 아래 수학식 11 및 수학식 12와 같이 구할 수 있다.
Figure PCTKR2020019427-appb-M000010
Figure PCTKR2020019427-appb-M000011
상기 수학식 11 및 수학식 12와 같이 정의되는 선형 위치계산식을 무선 네트워크에서의 위치 측정 방법에 활용하면, 선형 칼만필터 알고리즘을 적용하면 위치정밀도를 향상할 수 있는 이점이 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 사람이라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
한편, 본 발명은 아래와 같이 기재된 국가연구개발사업에 의해 지원을 받는다.
과제 1)
[과제고유번호] 2019010015
[정부 부처명] 과학기술정보통신부
[연구사업명] 실시간 실내광역 측위기술개발
[연구과제명] 실시간 실내광역 측위기술개발
[기여율] 30%
[주관기관] 대구경북과학기술원
[연구기간] 2019.01.01 ~ 2019.12.31
과제 2)
[과제고유번호] 2019010014
[정부 부처명] 과학기술정보통신부
[연구사업명] 미래자동차 수요기술개발 및 상용화
[연구과제명] 미래자동차 수요기술개발 및 상용화
[기여율] 30%
[주관기관] 대구경북과학기술원
[연구기간] 2019.01.01 ~ 2019.12.31
과제 3)
[과제고유번호] 2020010082
[정부 부처명] 과학기술정보통신부
[연구사업명] 인간-로봇 증강교류를 위한 인간정보 처리 핵심 기술 연구
[연구과제명] 인간-로봇 증강교류를 위한 인간정보 처리 핵심 기술 연구
[기여율] 40%
[주관기관] 대구경북과학기술원
[연구기간] 2020.01.01 ~ 2020.12.31
100 : 이동형 측위장치.
10 : 제1축 기둥,
20 : 제2축 기둥
30 : 제3축 기둥
40 : 원점
110 : 제1축 측위 단말
120 : 제2축 측위 단말
130 : 제3축 측위 단말
140 : 원점 측위 단말
150 : 컨트롤 보드

Claims (12)

  1. 제1축 기둥, 제2축 기둥 및 제3축 기둥을 포함하며,
    상기 제1축 기둥, 상기 제2축 기둥 및 상기 제3축 기둥은 3차원을 구성하는 축으로, 각각의 축 기둥은 서로 90도를 이루는 것이며,
    상기 제1축 기둥, 상기 제2축 기둥 및 상기 제3축 기둥이 접하는 위치를 원점으로 할 때,
    상기 원점에 배치된 원점 측위 단말;
    상기 제1축 기둥 상에 상기 원점으로부터 기 설정된 거리(d)에 배치된 제1축 측위 단말;
    상기 제2축 기둥 상에 상기 원점으로부터 기 설정된 거리(d)에 배치된 제2축 측위 단말;
    상기 제3축 기둥 상에 상기 원점으로부터 기 설정된 거리(d)에 배치된 제3축 측위 단말; 및
    타겟 노드와 상기 제1축 측위 단말의 노드간의 제1 거리, 타겟 노드와 상기 제2축 측위 단말의 노드간의 제2 거리, 타겟 노드와 상기 제3축 측위 단말의 노드간의 제3 거리 및 타겟 노드와 상기 원점 측위 단말의 노드 간의 원점 거리를 이용하여 상기 타겟 노드의 위치를 측정하는 컨트롤 보드를 포함하는 이동형 측위장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 컨트롤 보드는, 하기 수학식을 이용하여 상기 타겟 노드의 위치(xT, yT, zT)를 측정하는 것을 특징으로 하는 이동형 측위장치.
    Figure PCTKR2020019427-appb-I000001
    (여기서 타겟 노드와 상기 제1축 측위 단말의 노드간의 제1 거리는 RA, 타겟 노드와 상기 제2축 측위 단말의 노드간의 제2 거리는 RB, 타겟 노드와 상기 제3축 측위 단말의 노드간의 제3 거리는 RC, 타겟 노드와 상기 원점 측위 단말의 노드 간의 원점 거리(RT), 상기 기 설정된 거리는 d를 의미함)
  3. 제1항에 있어서,
    상기 컨트롤 보드는 하기 수학식을 이용하여 상기 타겟 노드의 위치(xT, yT, zT)를 측정하는 것을 특징으로 하는 이동형 측위장치.
    Figure PCTKR2020019427-appb-I000002
    (여기서, V1은 상기 원점, 상기 제2축 측위 단말의 노드 및 상기 제3축 측위 단말의 노드를 꼭지점으로 하는 삼각형을 밑면으로 하고, 높이가 xT인 사면체의 부피를, V2는 상기 원점, 상기 제1축 측위 단말의 노드 및 상기 제3축 측위 단말의 노드를 꼭지점으로 하는 삼각형을 밑면으로 하고, 높이가 yT인 사면체의 부피를, V3는 원점, 상기 제1축 측위 단말의 노드 및 상기 제2축 측위 단말의 노드를 꼭지점으로 하는 삼각형을 밑면으로 하고, 높이가 zT인 사면체의 부피를 의미함)
  4. 제1축 기둥, 제2축 기둥 및 제3축 기둥을 포함하며,
    상기 제1축 기둥, 상기 제2축 기둥 및 상기 제3축 기둥은 3차원을 구성하는 축으로, 각각의 축 기둥은 서로 90도를 이루는 것이며,
    상기 제1축 기둥, 상기 제2축 기둥 및 상기 제3축 기둥이 접하는 위치를 원점으로 할 때,
    상기 원점에 배치된 원점 측위 단말;
    상기 제1축 기둥 상에 상기 원점으로부터 기 설정된 거리(d)에 배치된 제1축 측위 단말;
    상기 제2축 기둥 상에 상기 원점으로부터 기 설정된 거리(d)에 배치된 제2축 측위 단말;
    상기 제3축 기둥 상에 상기 원점으로부터 기 설정된 거리(d)에 배치된 제3축 측위 단말; 및
    제1 삼각뿔의 부피, 제2 삼각뿔의 부피 및 제3 삼각뿔의 부피를 이용하여 타겟 노드의 위치를 측정하는 컨트롤 보드를 포함하되,
    상기 제1 삼각뿔은 타겟 노드와 상기 제2축 측위 단말의 노드간의 제2 거리(RB), 타겟 노드와 상기 제3축 측위 단말의 노드간의 제3 거리(RC), 타겟 노드와 상기 원점 측위 단말의 노드 간의 원점 거리(RT)를 빗변으로 구성되고,
    상기 제2 삼각뿔은 타겟 노드와 상기 제1축 측위 단말의 노드간의 제1 거리(RA), 타겟 노드와 상기 제3축 측위 단말의 노드간의 제3 거리(RC), 타겟 노드와 상기 원점 측위 단말의 노드 간의 원점 거리(RT)를 빗변으로 구성되고,
    상기 제3 삼각뿔은 타겟 노드와 상기 제1축 측위 단말의 노드간의 제1 거리(RA), 타겟 노드와 상기 제2축 측위 단말의 노드간의 제2 거리(RB), 타겟 노드와 상기 원점 측위 단말의 노드 간의 원점 거리(RT)를 빗변으로 구성되는 것을 특징으로 하는 이동형 측위장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 컨트롤 보드는 하기 수학식을 이용하여 상기 타겟 노드의 위치(xT, yT, zT)를 측정하는 것을 특징으로 하는 이동형 측위장치.
    Figure PCTKR2020019427-appb-I000003
    (여기서, V1은 상기 원점, 상기 제2축 측위 단말의 노드 및 상기 제3축 측위 단말의 노드를 꼭지점으로 하는 삼각형을 밑면으로 하고, 높이가 xt인 사면체의 부피를,
    V2는 상기 원점, 상기 제1축 측위 단말의 노드 및 상기 제3축 측위 단말의 노드를 꼭지점으로 하는 삼각형을 밑면으로 하고, 높이가 yt인 사면체의 부피를,
    V3는 원점, 상기 제1축 측위 단말의 노드 및 상기 제2축 측위 단말의 노드를 꼭지점으로 하는 삼각형을 밑면으로 하고, 높이가 zt인 사면체의 부피를 의미함)
  6. 무선 네트워크에서의 위치 측정 방법에 있어서,
    제1축 기둥, 제2축 기둥, 제3축 기둥 및 컨트롤 보드를 포함하는 이동형 측위장치를 이용하며,
    상기 제1축 기둥, 상기 제2축 기둥 및 상기 제3축 기둥이 접하는 위치를 원점으로 할 때,
    상기 원점에 배치된 원점 측위 단말이 상기 원점 측위 단말의 노드와 타겟 노드간의 원점 거리를 측정하는 단계;
    상기 제1축 기둥 상에 상기 원점으로부터 기 설정된 거리(d)에 배치된 제1축 측위 단말이 상기 제1축 측위 단말의 노드와 타겟 노드간의 제1거리를 측정하는 단계;
    상기 제2축 기둥 상에 상기 원점으로부터 기 설정된 거리(d)에 배치된 제2축 측위 단말이 상기 제2축 측위 단말의 노드와 타겟 노드간의 제2 거리를 측정하는 단계;
    상기 제3축 기둥 상에 상기 원점으로부터 기 설정된 거리(d)에 배치된 제3축 측위 단말이 상기 제3축 측위 단말의 노드와 타겟 노드간의 제3 거리를 측정하는 단계; 및
    컨트롤 보드가 상기 제1 거리, 상기 제2 거리, 상기 제3 거리 및 상기 원점 거리를 이용하여 상기 타겟 노드의 위치를 측정하는 단계를 포함하는,
    이동 플랫폼 상에서 동작하는 무선 네트워크에서의 위치 측정 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    원점 거리를 측정하는 단계, 제1 거리를 측정하는 단계, 제2 거리를 측정하는 단계, 제3 거리를 측정하는 단계는 동시에 수행되는 것을 특징으로 하는 이동 플랫폼 상에서 동작하는 무선 네트워크에서의 위치 측정 방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 타겟 노드의 위치를 측정하는 단계는 하기 수학식을 이용하여 상기 타겟 노드의 위치(xT, yT, zT)를 측정하는 것을 특징으로 하는, 이동 플랫폼 상에서 동작하는 무선 네트워크에서의 위치 측정 방법.
    Figure PCTKR2020019427-appb-I000004
    (여기서 타겟 노드와 상기 제1축 측위 단말의 노드간의 제1 거리는 RA, 타겟 노드와 상기 제2축 측위 단말의 노드간의 제2 거리는 RB, 타겟 노드와 상기 제3축 측위 단말의 노드간의 제3 거리는 RC, 타겟 노드와 상기 원점 측위 단말의 노드 간의 원점 거리(RT), 상기 기 설정된 거리는 d를 의미함)
  9. 제6항에 있어서,
    상기 타겟 노드의 위치를 측정하는 단계는
    하기 수학식을 이용하여 상기 타겟 노드의 위치(xt, yt, zt)를 측정하는 것을 특징으로 하는 이동 플랫폼 상에서 동작하는 무선 네트워크에서의 위치 측정 방법.
    Figure PCTKR2020019427-appb-I000005
    (여기서, V1은 상기 원점, 상기 제2축 측위 단말의 노드 및 상기 제3축 측위 단말의 노드를 꼭지점으로 하는 삼각형을 밑면으로 하고, 높이가 xt인 사면체의 부피를, V2는 상기 원점, 상기 제1축 측위 단말의 노드 및 상기 제3축 측위 단말의 노드를 꼭지점으로 하는 삼각형을 밑면으로 하고, 높이가 yt인 사면체의 부피를, V3는 원점, 상기 제1축 측위 단말의 노드 및 상기 제2축 측위 단말의 노드를 꼭지점으로 하는 삼각형을 밑면으로 하고, 높이가 zt인 사면체의 부피를 의미함)
  10. 무선 네트워크에서의 위치 측정 방법에 있어서,
    제1축 기둥, 제2축 기둥, 제3축 기둥 및 컨트롤 보드를 포함하는 이동형 측위장치를 이용하며,
    상기 제1축 기둥, 상기 제2축 기둥 및 상기 제3축 기둥이 접하는 위치를 원점으로 할 때,
    컨트롤 보드가 제1 삼각뿔의 부피, 제2 삼각뿔의 부피 및 제3 삼각뿔의 부피를 이용하여 타겟 노드의 위치를 측정하는 단계를 포함하되,
    상기 제1 삼각뿔은 타겟 노드와 상기 제2축 측위 단말의 노드간의 제2 거리(RB), 타겟 노드와 상기 제3축 측위 단말의 노드간의 제3 거리(RC), 타겟 노드와 상기 원점 측위 단말의 노드 간의 원점 거리(RT)를 빗변으로 구성되고,
    상기 제2 삼각뿔은 타겟 노드와 상기 제1축 측위 단말의 노드간의 제1 거리(RA), 타겟 노드와 상기 제3축 측위 단말의 노드간의 제3 거리(RC), 타겟 노드와 상기 원점 측위 단말의 노드 간의 원점 거리(RT)를 빗변으로 구성되고,
    상기 제3 삼각뿔은 타겟 노드와 상기 제1축 측위 단말의 노드간의 제1 거리(RA), 타겟 노드와 상기 제2축 측위 단말의 노드간의 제2 거리(RB), 타겟 노드와 상기 원점 측위 단말의 노드 간의 원점 거리(RT)를 빗변으로 구성되는 것을 특징으로 하는 이동 플랫폼 상에서 동작하는 무선 네트워크에서의 위치 측정 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 컨트롤 보드가 제1 삼각뿔의 부피, 제2 삼각뿔의 부피 및 제3 삼각뿔의 부피를 이용하여 타겟 노드의 위치를 측정하는 단계는 하기 수학식 2를 이용하여 상기 타겟 노드의 위치(xt, yt, zt)를 측정하는 것을 특징으로 하는 이동 플랫폼 상에서 동작하는 무선 네트워크에서의 위치 측정 방법.
    Figure PCTKR2020019427-appb-I000006
    (여기서, V1은 상기 원점, 상기 제2축 측위 단말의 노드 및 상기 제3축 측위 단말의 노드를 꼭지점으로 하는 삼각형을 밑면으로 하고, 높이가 xt인 사면체의 부피를, V2는 상기 원점, 상기 제1축 측위 단말의 노드 및 상기 제3축 측위 단말의 노드를 꼭지점으로 하는 삼각형을 밑면으로 하고, 높이가 yt인 사면체의 부피를, V3는 원점, 상기 제1축 측위 단말의 노드 및 상기 제2축 측위 단말의 노드를 꼭지점으로 하는 삼각형을 밑면으로 하고, 높이가 zt인 사면체의 부피를 의미함)
  12. 컴퓨팅 장치와 결합되어, 컴퓨터로 판독가능한 기록 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램에 있어서,
    상기 컴퓨터 프로그램은, 상기 제6항 내지 제11항 중 어느 하나의 항에 따른 단계를 실행시키는 이동 플랫폼 상에서 동작하는 무선 네트워크에서의 위치 측정 프로그램.
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102781303B1 (ko) * 2024-10-07 2025-03-14 (주)지오투정보기술 이동형 측위 데이터 수집 시스템

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100769115B1 (ko) * 2006-07-21 2007-10-22 (재)대구경북과학기술연구원 실내 정밀 측위 시스템 및 방법
KR20120049528A (ko) 2010-11-09 2012-05-17 재단법인대구경북과학기술원 무선 네트워크의 위치 추정 방법 및 시스템
KR101544315B1 (ko) * 2014-04-23 2015-08-13 서울대학교산학협력단 무선 네트워크에서의 삼변측량법을 이용한 효과적인 3차원 위치 추정 방법 및 이를 실시하기 위한 프로그램이 기록된 기록 매체
KR101639029B1 (ko) * 2012-10-16 2016-07-12 퀄컴 인코포레이티드 소실점 결정에 기초하는 센서 교정 및 포지션 추정
KR20180063263A (ko) * 2015-12-23 2018-06-11 노로 씨오., 엘티디 3차원 공간 검출 시스템, 측위 방법 및 시스템
US20190317184A1 (en) * 2008-07-04 2019-10-17 Commonwealth Scientific And Industrial Research Organisation Wireless localisation system

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7378980B2 (en) * 2004-09-29 2008-05-27 Siemens Building Technologies, Inc. Triangulation of position for automated building control components
KR100699083B1 (ko) * 2005-04-22 2007-03-27 주식회사 나인티시스템 위치 추정 방법
CN108845288B (zh) * 2018-04-19 2021-01-15 网易（杭州）网络有限公司 空间定位方法、系统及终端设备
CN111541988B (zh) * 2020-04-17 2021-11-23 北京理工大学重庆创新中心 一种基于重心坐标结合Taylor展开的三维室内定位方法
CN111913202B (zh) * 2020-08-20 2023-07-04 北京理工大学重庆创新中心 一种融合超宽带和北斗信号的分布式即时部署三维定位方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100769115B1 (ko) * 2006-07-21 2007-10-22 (재)대구경북과학기술연구원 실내 정밀 측위 시스템 및 방법
US20190317184A1 (en) * 2008-07-04 2019-10-17 Commonwealth Scientific And Industrial Research Organisation Wireless localisation system
KR20120049528A (ko) 2010-11-09 2012-05-17 재단법인대구경북과학기술원 무선 네트워크의 위치 추정 방법 및 시스템
KR101639029B1 (ko) * 2012-10-16 2016-07-12 퀄컴 인코포레이티드 소실점 결정에 기초하는 센서 교정 및 포지션 추정
KR101544315B1 (ko) * 2014-04-23 2015-08-13 서울대학교산학협력단 무선 네트워크에서의 삼변측량법을 이용한 효과적인 3차원 위치 추정 방법 및 이를 실시하기 위한 프로그램이 기록된 기록 매체
KR20180063263A (ko) * 2015-12-23 2018-06-11 노로 씨오., 엘티디 3차원 공간 검출 시스템, 측위 방법 및 시스템

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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